在石灰石露天矿山爆破中,由于溶洞的赋存,使得爆破效果受到了影响。为提高石灰石露天矿山爆破质量和保障矿山爆破工程安全,本文运用爆破试验和数值模拟两种研究手段研究在三种溶洞赋存条件下不同装药结构爆破的爆破效果,分析并得出了不同溶洞赋存条件下的使得爆破效果最优的空气间隔方式,对溶洞赋存条件下的石灰石露天矿山爆破中装药结构的优化问题提供技术支撑。本文在充分了解国内外空气间隔装药技术研究现状和溶洞赋存露天矿山爆破的研究现状,以及深入调研了炸药爆炸后的破岩过程和空气间隔装药爆破的作用机理的基础上,做了以下几项研究。首先,自制了的溶洞预置于炮孔底部的混凝土模型,并对其进行了爆破试验。试验中分别采用四种装药结构:全段装药结构、底部间隔装药结构、上部间隔装药结构和溶洞部分炮孔不装药结构。爆破后对爆破效果进行统计和对比分析,得出在溶洞赋存于炮孔底部时采用上部空气间隔装药的爆破效果相对于其他三种的爆破效果更好:爆破块度较均匀且大小适中,大块率和小块率均较低。其次,以溶洞赋存于炮孔底部的爆破试验为基础,对混凝土模型的爆破试验进行了ANSYS/LS-DYNA数值模拟,得出了与爆破试验相一致的结论,同时也验证了本文ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法及其参数选取的可行性和合理性。最后,改变溶洞的赋存位置(分别位于炮孔的中部和上部),对采用不同空气间隔装药结构的爆破进行了ANSYS/LS-DYNA数值模拟,通过分析炮孔内部不同部位压力大小及作用时间,推理出相应的爆破效果,得出了溶洞位于炮孔的中部和上部时,爆破效果最优的装药结构为中部空气间隔装药结构。通过试验和数值模拟研究,本文得出了当溶洞赋存于炮孔底部时采用上部空气间隔装药的爆破效果最优;当溶洞赋存于炮孔中底部和上部时采用中部空气间隔装药的爆破效果最优。